第五章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用(第二課時(shí))細(xì)胞呼吸有氧呼吸:產(chǎn)生大量二氧化碳和水無(wú)氧呼吸:產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳絕大多數(shù)生物細(xì)胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸

酵母菌單細(xì)胞真菌，在有氧和無(wú)氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。溫顧知新：酵母菌的呼吸方式1.主要場(chǎng)所：線粒體外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)分布有氧呼吸的酶2.線粒體適應(yīng)于有氧呼吸的主要特點(diǎn)：（1）線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,大大增加了線粒體的內(nèi)膜表面積；（2）線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。一、有氧呼吸課本P92差速離心+葡萄糖通入空氣+葡萄糖通入空氣葡萄糖分解，消耗O2+葡萄糖通入空氣葡萄糖分解，不消耗O2葡萄糖不分解檢測(cè)到中間產(chǎn)物丙酮酸含量的升高過程線粒體葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解為丙酮酸，線粒體無(wú)法直接利用葡萄糖。一、有氧呼吸改變滲透壓，使線粒體外膜漲破，后密度梯度離心線粒體外膜不含外膜的線粒體+丙酮酸+丙酮酸+丙酮酸不反應(yīng)不反應(yīng)有反應(yīng)內(nèi)外膜間隙+丙酮酸丙酮酸消耗，O2消耗線粒體丙酮酸進(jìn)入線粒體基質(zhì)才被利用。一、有氧呼吸少量能量C6H12O62C3H4O3[H]2C3H4O36CO2H2O[H][H]O2H2O少量能量酶酶酶大量能量丙酮酸丙酮酸線粒體基質(zhì)線粒體外膜線粒體內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一、有氧呼吸C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量酶2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶3.過程：[H]指的是由氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成的還原型輔酶Ⅰ（NADH）（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）第一階段第二階段第三階段C6H12O6酶2丙酮酸+

4[H]+少量能量葡萄糖的初步分解場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)6CO2+

20[H]+少量能量

2丙酮酸+6H2O酶丙酮酸徹底分解的場(chǎng)所線粒體基質(zhì)酶12H2O+大量能量24[H]+6O2[H]的氧化場(chǎng)所線粒體內(nèi)膜4.各階段特征比較：一、有氧呼吸課本P934.各階段特征比較：有氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段第三階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸CO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜5.有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶一、有氧呼吸課本P93H2O5.有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶思考:

化學(xué)式前后的水分子能否抵消？如若不能，請(qǐng)說明理由？不能，①反應(yīng)物的水是在線粒體基質(zhì)中參與反應(yīng)的，而產(chǎn)物中的水在線粒體內(nèi)膜中產(chǎn)生；②反應(yīng)物中水在有氧呼吸第二階段被消耗，而產(chǎn)物水在有氧呼吸第三階段產(chǎn)生。一、有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶（2）H原子運(yùn)動(dòng)：（1）C原子運(yùn)動(dòng)：（3）O原子運(yùn)動(dòng)：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O20[H]12H2OC6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O5.有氧呼吸總反應(yīng)式：一、有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶物質(zhì)變化有機(jī)物（葡萄糖）無(wú)機(jī)物（CO2+H2O）能量變化有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能（少量）+散失的熱能（大部分）5.有氧呼吸總反應(yīng)式：一、有氧呼吸6.有氧呼吸定義：指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時(shí)生成大量ATP的過程。思考1:

為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。一、有氧呼吸思考2:原核生物（如藍(lán)藻、硝化細(xì)菌等）沒有線粒體，但也能進(jìn)行有氧呼吸的原因及場(chǎng)所是?①原因：含有與有氧呼吸有關(guān)的酶；②場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜內(nèi)表面。注意：真核生物細(xì)胞并非都能進(jìn)行有氧呼吸，如哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、蛔蟲細(xì)胞中沒有線粒體，只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。有氧呼吸的能量利用特點(diǎn)思考·討論討論1:1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？1mol的葡萄糖2870KJ少部分儲(chǔ)存于ATP中大部分以熱能形式散失釋放能量977.28KJ1892.72KJ一、有氧呼吸課本P93討論2:與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級(jí)釋放能量的，這對(duì)于生物體來(lái)說具有什么意義？區(qū)別：有氧呼吸過程溫和有機(jī)物中的能量經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)逐步釋放有氧呼吸釋放的部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中意義：可使有機(jī)物中的能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中，保證能量得到最充分的利用；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定。有氧呼吸的能量利用特點(diǎn)思考·討論一、有氧呼吸課本P93課堂練習(xí)

（1）哪個(gè)階段產(chǎn)生CO2？（2）哪個(gè)階段有氧氣參與反應(yīng)？（3）哪個(gè)階段產(chǎn)生能量最多？（7）能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是？1.在有氧呼吸過程中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（5）哪個(gè)階段產(chǎn)生水？（4）哪個(gè)階段有水參與？（6）哪個(gè)階段產(chǎn)生[H]最多?第二階段第三階段第三階段第二階段第三階段第二階段課堂練習(xí)2．用含14C的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的碳原子，可檢測(cè)到14C的轉(zhuǎn)移途徑是（）A．葡萄糖→丙酮酸→水B．葡萄糖→丙酮酸→氧C．葡萄糖→氧→水D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳DA．乙來(lái)源于甲、丁和C6H12O6；丙和丁代表相同化合物B．有氧條件下，過程①②發(fā)生在線粒體基質(zhì)中C．過程③發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，可產(chǎn)生大量能量D．用18O標(biāo)記C6H12O6，在物質(zhì)丙中可檢測(cè)到18O3．(不定項(xiàng))動(dòng)物細(xì)胞中，葡萄糖的部分代謝過程如下圖。下列說法正確的是(

)AC課堂練習(xí)4．有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，有氧呼吸釋放大量的能量保證了生命活動(dòng)對(duì)能量的需求，下列有關(guān)有氧呼吸的敘述，合理的是

。

①產(chǎn)物水中的氫都來(lái)自參加反應(yīng)的葡萄糖和水②產(chǎn)物水中的氧都來(lái)自參加反應(yīng)的葡萄糖和水③產(chǎn)物二氧化碳中的氧都來(lái)自參加反應(yīng)的葡萄糖④產(chǎn)物二氧化碳中的碳都來(lái)自參加反應(yīng)的葡萄糖⑤有氧呼吸每個(gè)階段都產(chǎn)生ATP，但產(chǎn)生量不同⑥氧氣參與有氧呼吸第二階段的反應(yīng)①④⑤課堂練習(xí)5．如圖為有氧呼吸過程圖解，請(qǐng)分析回答下列問題：（3）有氧呼吸中O2的作用是

，寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式：

。

（1）圖中A物質(zhì)是

，B物質(zhì)是

，C物質(zhì)是

。

（2）有氧呼吸的主要場(chǎng)所是

；釋放的CO2是在第

階段產(chǎn)生的；H2O是在第

階段形成的；在產(chǎn)生的能量①②③中，最多的是

。

課堂練習(xí)人在劇烈運(yùn)動(dòng)后，肌肉會(huì)發(fā)酸；蘋果儲(chǔ)藏久了會(huì)有酒味。請(qǐng)分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因？1.過程：C6H12O6

2丙酮酸+

4

[H]+2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）酶第一階段：第二階段：少量能量與有氧呼吸第一階段完全相同細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不釋放能量2.各階段特征比較：無(wú)氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62C3H4O3

[H]2C3H4O3

[H]少量能量無(wú)能量2C3H6O32C2H5OH和CO2

二、無(wú)氧呼吸課本P943.總反應(yīng)式：C6H12O62C2H5OH+

2CO2+少量能量酶⑴

酒精發(fā)酵實(shí)例：酵母菌，水稻根、蘋果果實(shí)等大多數(shù)高等植物實(shí)例：①人和動(dòng)物細(xì)胞、②乳酸菌、

③某些植物的特殊器官馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚⑵

乳酸發(fā)酵C6H12O62C3H6O3（乳酸）+

少量能量酶形象記憶：馬吃甜玉米二、無(wú)氧呼吸課本P94思考:

同樣是分解葡萄糖，為何無(wú)氧呼吸只能釋放少量能量？葡萄糖中的能量?jī)?chǔ)存在酒精/乳酸中（大部分）無(wú)氧呼吸釋放出來(lái)的能量（小部分）熱能散失（大部分）合成ATP（少部分）二、無(wú)氧呼吸課本P944.概念：

指細(xì)胞在__________參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過__________分解，釋放_(tái)_______能量,生成________ATP的過程。沒有氧氣不完全少量少量二、無(wú)氧呼吸課本P94注：微生物的無(wú)氧呼吸叫做發(fā)酵。但工業(yè)上的發(fā)酵并非完全無(wú)氧，比如醋酸發(fā)酵。釀酒是利用酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精。酸奶是利用乳酸菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸。項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)場(chǎng)所條件產(chǎn)物能量特點(diǎn)相同點(diǎn)過程實(shí)質(zhì)意義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需O2、多種酶CO2、H2O酒精和CO2或乳酸大量（2870KJ/mol）少量(196.65或225.94KJ/mol)有機(jī)物徹底分解，能量完全釋放有機(jī)物沒有徹底分解，能量沒完全釋放第一階段(葡萄糖

丙酮酸)相同氧化分解有機(jī)物，釋放能量，產(chǎn)生ATP為生物體生命活動(dòng)提供能量不需O2、多種酶三、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較大書P911.呼吸作用中釋放出來(lái)的能量絕大多數(shù)以

的形式散失了，產(chǎn)生的熱能可用于維持體溫或提高外界環(huán)境溫度。2.呼吸作用產(chǎn)生的CO2能

（降低/升高）環(huán)境中的pH值。3.若呼吸底物為葡萄糖，人和動(dòng)物呼吸作用產(chǎn)生的CO2

（大于/等于/小于）O2的消耗量。4.無(wú)氧呼吸過程中

（有/沒有）[H]積累。5.無(wú)氧呼吸過程中底物中能量

（有/沒有）全部釋放出來(lái)。熱能降低等于沒有沒有三、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較物質(zhì)來(lái)源去向[H]ATP細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來(lái)源和去向①有氧呼吸：C6H12O6和H2O；②無(wú)氧呼吸：C6H12O6①有氧呼吸：

與O2結(jié)合生成水；②無(wú)氧呼吸：還原丙酮酸①有氧呼吸：三個(gè)階段都產(chǎn)生；②無(wú)氧呼吸：只在第一階段產(chǎn)生用于細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。注：呼吸作用最常利用的是葡萄糖，細(xì)胞呼吸的底物不只有葡萄糖，脂